Grandezas das equações de Maxwell

Agora que já foram enunciadas as equações de Maxwell iremos proceder à explicação das grandezas que nelas figuram.

B - campo magnético (de indução)

E - campo eléctrico

ρ - densidade de carga

J - densidade de corrente eléctrica

Campo eléctrico - consiste numa grandeza física que aparece devido à atracção ou repulsão entre cargas eléctricas positivas e negativas. As cargas eléctricas são partículas ainda mais pequenas que os átomos e fazem parte da sua constituição. As cargas de sinal oposto atraem-se enquanto as cargas do mesmo sinal repelem-se. O sentido do campo eléctrico é dirigido das cargas positivas (+) para as negativas (-). Na figura demonstra-se um exemplo das linhas de campo de um campo eléctrico.

Densidade de carga - a unidade de carga eléctrica é o coulomb que representa a quantidade de cargas positivas ou negativas. A densidade de carga consiste na quantidade de cargas eléctricas por unidade de volume.

Densidade de corrente eléctrica - consiste numa grandeza com significado semelhante ao do campo eléctrico. A diferença é que esta grandeza só existe na presença de material condutor. A Lei de Ohm na sua forma mais primitiva relaciona a densidade de corrente com o campo eléctrico através da expressão J=σ.E. O seu sentido é, portanto, igual ao do campo eléctrico uma vez que σ é o valor da condutividade do material em questão. Apenas existe densidade de corrente quando existe um campo eléctrico aplicado no interior de um material condutor (metais com σ diferente de zero).

O campo magnético não será aqui explicado mas apenas referido como uma entidade física que se relaciona com o campo eléctrico.

Corrente e tensão eléctricas (Lei de Ohm)

Hoje em dia toda a gente está familiarizada com os termos corrente eléctrica e voltagem (tensão eléctrica). No entanto, uma pessoa que não esteja ligada à área de electrotecnia desconhece os seus significados físicos e matemáticos.

No tópico anterior referiu-se o significado da grandeza Densidade de Corrente. A corrente eléctrica ou intensidade de corrente não é mais do que a densidade de corrente segundo uma secção plana de um condutor como mostra a figura. Na figura encontram-se representadas duas secções do condutor, Sa e Sb, nas quais se mede o mesmo valor da corrente eléctrica.

Ao longo do mesmo condutor a corrente eléctrica é constante seja qual for a secção. A corrente eléctrica também pode ser entendida como o movimento de electrões ao longo do condutor.

A tensão eléctrica (mais conhecida por voltagem, apesar do termo correcto ser tensão) consiste no campo eléctrico aplicado segundo um caminho entre dois pontos.

Quando é aplicado um campo eléctrico entre dois pontos A e B de um condutor como o da figura seguinte, existe uma tensão entre esses dois pontos. Para além disso também é gerada uma densidade de corrente eléctrica e consequente intensidade de corrente.

A Lei de Ohm, na sua forma mais corrente relaciona a tensão e corrente eléctricas através de um parâmetro designado de Resistência Eléctrica (R) do material condutor da forma como está escrito na figura. Substituindo o resultado da tensão eléctrica e corrente e dividindo um pelo outro obtém-se a expressão para a resistência.

Como se pode observar, a resistência eléctrica do condutor é tanto maior quanto maior for o seu comprimento e tanto menor quanto maior for a sua espessura. Para além disso também varia de forma inversa com a condutividade do material. Faz sentido o nome de resistência eléctrica uma vez que, quanto maior for o seu valor, menor é a corrente eléctrica que passa no condutor (oposição à passagem de corrente). Aliás, já a condutividade por si era, implicitamente, uma medida da passagem de corrente: quanto maior o seu valor maior o valor da corrente, o que bate certo com o que se concluiu.